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亚化咨询:新型电解质锂盐技术与应用进展

来源:上海氟睿 │ 发表时间:2019-05-29 | 浏览数:载入中...

  电解质锂盐的性质决定了电解液的基本化学性能,六氟磷酸锂(LiPF6)是目前商品电池普遍采用的电解质。LiPF6对水分敏感、热稳定性差等缺点,导致电池性能在高温下恶化。在低温环境下,LiPF6由于电导率降低,SEI膜阻抗及离子传递阻抗增加等原因,无法满足锂离子电池的特殊应用要求。

  开发新型电解质锂盐以部分取代主流LiPF6产品,提高电池高温稳定性,减少HF生成,提高高温保存后的容量保持率,是近年电解液性能优化的方向之一。目前在市场上有少量应用的新型电解质锂盐包括:二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(LiTFSI)等。

  LiODFB具有成膜功能,可作为添加剂使用,具有低SEI膜阻抗,LiODFB作为锂盐用于电解液中,对不同正极和石墨负极有良好的相容性,能够提高电池的高低温放电性能及电池循环性能。电导率方面,结合了LiBOB与LiBF4的优点,可在较宽的温度范围内保持较高的电导率,有利于拓宽锂离子电池的应用范围。但LiODFB电池的初始放电容量偏低,合成工艺繁琐,实际商用较少。

  与LiPF6相比,LiFSI有较好的稳定性,在碳酸酯溶剂中有较高导电率,低于4.2V下使用,LiFSI-碳酸酯电解液并不会侵蚀Al集电体。电解质中添加LiFSI后,可提高离子导电率及电池充放电特性,也可有效提高低温放电性能以及高温保存后的容量保持率,同时还有抑制膨胀的效果。

  日本触媒于2012年1季度在东京展出了LiFSI产品,并宣布已确立了LiFSI的工业制造方法。目前定位是将LiFSI作为添加剂与LiPF6等混合使用达到提升锂电池安全性及循环性能的目的,公司计划于2014-2016年对该产品进行扩产。

  国内苏州氟特电池材料有限公司拥有LiFSI研发及生产经验。2013年3月,公司在张家港保税区扬子江国际化工园筹建了1000吨/年双(氟磺酰)亚胺锂生产项目。

  LiTFSI用作锂电池电解质锂盐,具有较高的热稳定性、电化学稳定性和电导率。以LiTFSI和LiBF4作为混合锂盐配成的电解液具有高温下稳定,且不产生腐蚀性气体(HF)的优点,能显著改善磷酸铁锂电池的高温电化学性能。此外,LiTFSI还可用来制备室温离子液体。苏威-罗地亚可提供LiTFSI锂盐产品,国内江西国化实业有限公司也有涉足LiTFSI生产。此外,法国阿科玛(Arkema)公司研发出新型锂盐技术Lifetime Electrolyte Arkema (LEA),可优化锂离子电池性能,提升电池安全性、稳定性。

  亚化咨询认为,目前新型锂盐主要是作为添加剂在LIB电解液中使用,因成本较高,一般用量较少。考虑到商业化生产对电池整体成本控制和工艺技术成熟度的苛刻要求来看,新型锂盐暂时仍然无法全面取代LiPF6在锂电池电解液中的地位。此外,新型锂盐市场供应方面,目前以国外产品为主,国内企业能做到电子级别且可提供稳定批量产品的企业较少。

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